• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2008년도 추계학술발표회 발표논문집
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• pp.472-475
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• 2008

중금속으로 오염된 토양을 안정화하고자 석탄 광산 배수 처리 시 발생되는 슬러지를 이용하여 중금속 용출 실험을 실시하였다. 용출 실험을 위하여 슬러지를 무게비율로 0%, 1%, 3%를 완전혼합하고, 3%슬러지를 오염토양과 층을 이루어 용출 실험을 실시하였다. 유입 pH를 5.5-6.2와 3-4로 조절하여 용출실험을 실시한 결과 Cu, Zn, Pb, Cr의 용출 농토는 3% M<3% S<1% M<0% 순으로 나타났다. 오염토양 무게 비율로 3% 슬러지를 완전혼합 시 중금속 용출 실험 결과 20년 기준 안정성을 확보할 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제56권4호
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• pp.409-419
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• 2023

산성광산배수 처리방법은 적극적 처리방식과 소극적 처리방식이 일반적으로 사용되고 있으며, 이때 발생되는 부산물인 슬러지는 국내에서 약 5천 톤/년으로 발생하고 있다. 본 연구는 적극적 처리방식 중 물리·화학적 처리방식으로 정화 후 발생되는 슬러지의 특성을 조사하여 재활용 가능여부를 검토하기 위함이다. 5개소(D, H, S, T, Y) 수질정화시설의 슬러지의 특성을 물리·화학적 분석을 통해 검토하였다. 그 결과 pH는 pH 5.86 ~ pH 7.89로 측정되었고, 수분함량은 51 % ~ 82 %로 분석되었으며, 입자크기는 대부분 25 ㎛보다 작은 미립자로 구성되었음을 확인할 수 있었다. ICP-OES를 이용한 슬러지 내 무기물질 분석결과, Al, Fe, Mn의 농도범위는 각각 1,189 mg/kg ~ 129,344 mg/kg, 106,132 mg/kg ~ 338,011 mg/kg, 3,472 mg/kg ~ 11,743 mg/kg로 조사되어 고농도로 존재함을 확인 할 수 있었다. 그 외 무기물질 중 중금속류에 대해서는 T-슬러지는 As와 Zn, D-슬러지는 Cd, H-슬러지는 Ni, S-슬러지는 Zn, Y-슬러지는 Cd의 농도가 토양오염우려기준을 초과하였다. 또한 슬러지의 용출 특성을 알기위해 폐기물 용출시험(KSLT) 및 TCLP 시험을 진행하였다. 슬러지 재활용시 용출되어 지하수에 미치는 영향 확인을 위해 지하수 수질기준(생활용수) 20개 항목에 대하여 수행하였다. 용출시험결과 특정유해물질 16개 항목에서 모두 불검출로 확인되었으며, 일반항목 4개 항목에 대해서는 모두 생활용수 기준치 이내로 만족하였다. XRD, SEM-EDS의 분석결과, 슬러지는 주로 방해석, 석영의 패턴을 보였으며, 높은 Fe, O의구성비율로철수산화물이높은비중을차지하는것으로보였다. 이를 통해서 비매체접촉형 방식의 재활용의 가능성이 있을 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제37권1호
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• pp.107-111
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• 2004

본 고에서는 우리나라 폐 석탄광 광산배수의 자연정화처리시설현황과 향후 광산배수 수질개선을 위한 기술수요를 전망하였다. 우리나라 폐 석탄광에서는 현재 약 8만톤의 갱내수가 유출되고 있으며 약 50톤/일 이상 갱내수에 대해서 자연정화시설을 설치하여 갱내수 수질개선사업을 추진하고 있다. 13개 광산에 설치된 자연정화시설의 현장수질분석 및 설계내용을 검토한 결과 SAPS 공정이 Fe의 재용출 현상이 없고 성능면에서 편차가 적어 광산배수의 중화 및 금속 정화에 핵심 공정으로 파악되었다. SAPS 의 정화성능 및 수명에 미치는 물리적 영향은 슬러지 누적에 의한 투수 계수 감소와 체류시간 등이었다. 향후 자연정화시설의 성능을 지속시킬 수 있는 기술개발과 오염부하가 큰 갱내수 처리기술과 채굴적 현장 수질개선 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권1호
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• pp.29-35
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• 2009

본 연구에서는 석탄광산 배수(CMD)를 전기정화법으로 처리 시 발생되는 슬러지를 흡착제로 금속광산 산성배수(AMD)중 중금속 처리 시 pH와 온도변화에 따른 중금속 흡착 거동을 연구하고자 하였다. 실험결과 CMDS의 pH$_{zero\;point\; charge}$:(pH$_{zpc}$)는 5로 나타났다. pH영향의 경우 구리, 아연, 카드뮴, 철은 pH 증가에 따라 제거율은 증가하였고, 구리의 경우 흡착량은 pH와 상관없이 0.64 mg g$^{-1}$ sludge로 나타났다. pH 5 이상일 때 기타 중금속 흡착량은 pH3일 때의 1.1 배로 나타났고 크롬의 경우 pH 7 이상에서 다소 증가하였는데 이는 크롬이 $Cr(OH)_{6}^{3-}$형태로 미량 용출되었기 때문이다. 온도의 영향에서 pH3일때 온도증가에 따라 중금속 흡착량은 증가하였고, 선택도Cd>Fe>Zn>Cu순으로 나타났다. pH 5이상에서 최대 흡착량(q$_{max}$)은 Cu와 Zn의 경우 각각 2.747mg g$^{-1}$와 2.525mg g$^{-1}$로 더 이상의 흡착이 일어나지 않아 온도의 영향을 받지 않은 것으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제25권1호
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• pp.53-61
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• 2020

This study assessed the feasibility of coal mine drainage sludge (CMDS) as a stabilizing agent for mercury contaminated soil through pot experiments and batch tests. In the pot experiments with 43 days of lettuce growth, the bioavailability of mercury in the amended soil and mercury content of the lettuce were decreased by 46% and 50%, respectively. These results were similar to those of the soil amended with the sulfide compound (FeS) generally used for mercury stabilization. Thus, CMDS could be an attractive mercury stabilizer in terms of industrial by-product recycling. Batch tests were conducted to examine mercury fractionation including reactions between the soil and acetic acid. The result showed that some elemental fraction changed to strongly bounded fraction rather than residual (HgS) fraction. This made it possible to conclude that mercury adsorption on oxides in CMDS was the major mechanism of stabilization.

• 자원환경지질
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• 제56권2호
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• pp.125-138
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• 2023

수계 내 세슘(cesium: Cs)을 제거하기 위하여 개발된 대부분의 기존 Cs 흡착제들은 원재료 값이 고가라는 단점과, 해수와 같이 높은 이온 강도와 낮은 Cs 농도를 가지는 대규모의 오염수를 실질적으로 정화하는데 한계를 가지고 있었다. 본 연구에서는 석탄광산배수를 처리하는 과정에서 생성되는 슬러지(CMDS)에 Na와 S를 첨가하여 친환경적이고 높은 Cs 제거 효율을 가지는 Cs 흡착제를 개발하였다. Fe 및 Ca 함량이 풍부한 CMDS를 1차 소재로 사용하였고, 열처리 과정으로 Na와 S를 첨가하여 새로운 Cs 흡착제를 제조하였다(이하 본 연구에서 개발한 흡착제는 Na-S-CMDS라 명명함). Na-S-CMDS의 Cs 흡착능 및 흡착 기작을 평가하기 위해 실험실 규모의 실험과 흡착 동역학 및 등온 모델링 연구를 수행하였으며, XRF, XRD, SEM/EDS, XPS 등의 분석을 통해 Na-S-CMDS의 물리화학적, 광물학적 특성을 조사함으로써 Cs 흡착 기작을 규명하였다. 흡착 배치 실험 결과, Cs은 빠르게 Na-S-CMDS에 흡착되어 1시간 내 평형에 도달하였으며, 낮은 Cs 농도(0.5 mg/L) 조건에서도 높은 Cs 제거 효율(> 90.0%)을 보였다. 흡착 등온 모델링 결과, 단일 흡착을 가정하는 Langmuir 흡착 등온 모델에 대응되는 경향을 보였으며, 흡착 동역학 모델링 결과 흡착 경향이 유사 2차 속도(pseudo second order kinetic) 모델과 일치하는 경향을 보였고, 이러한 결과는 단순한 물리적 흡착보다 이온 교환과 같은 화학적 흡착이 우세함을 의미한다. 고농도의 Cs 용액으로 반응시킨 Na-S-CMDS의 XRF/XRD 분석 결과, Na-S-CMDS 내 Na 함량은 감소하고 흡착 전 존재하던 erdite (NaFeS₂·2(H₂O))가 관찰되지 않는 것을 통해, Na⁺과 Cs⁺ 사이에서 활발한 이온 교환 반응이 진행되었음을 알 수 있었다. XPS 분석 결과, Na-S-CMDS에서 Cs와 S 사이의 강한 결합 작용이 관찰되었으며, 이러한 Cs와 S(또는 S-복합체)내 결합에너지 감소도 Na-S-CMDS의 Cs 흡착능을 증가시키는 요인으로 판단되었다. 본 연구를 통해 기존에 폐기물로 처리되었던 석탄광산배수슬러지를 개량하여 제조한 Na-S-CMDS는 기존의 Cs 흡착제보다 제조 비용이 저렴하고, 해수 및 지하수와 같이 이온 강도는 높지만 Cs 농도가 낮은 대규모 오염 수계에서도 Cs 흡착능이 높게 유지되어, 현장에서 효과적인 Cs 흡착제로 사용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제26권6호
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• pp.18-26
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• 2021

Soil aggregation begins with flocculation of clay particles triggered by interfacial reactions of polyvalent cation such as Ca²⁺ and Fe³⁺, and they are also known as important elements to control the mobility of arsenic in soil environment. The objective of this study was to investigate the feasibility of CMDS (coal mine drainage sludge) for soil loss reduction and stabilization of arsenic-contaminated soil in a 37% sloped farmland under rainfall simulation. The amount of soil loss decreased by 43% when CMDS was applied, and this result was not significantly different from the case of limestone application, which yielded 46% decrease of soil loss. However, the relative amount of dispersed clay particles in the sediment CMDS-applied soil was 10% lower than that of limestone-applied soil, suggesting CMDS is more effective than limestone in inducing soil aggregation. The concentrations of bioavailable arsenic in CMDS amended soil decreased by 46%~78%, which was lower than the amount in limestone amended soil. Therefore, CMDS can be used as an effective amendment material to reduce soil loss and stabilize arsenic in sloped farmland areas.

• 한국환경과학회지
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• 제18권2호
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• pp.239-244
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• 2009

In this study, to stabilize the heavy metal in the contaminated soils, the column leaching test based on rainfall and pH value was performed by using coal mine drainage sludge(CMDS): which was generated during electrical purification of abandoned coal mine wastewater. Four types of testing column were used in this study. That were the CMDS and the heavy metal contaminated soils well mixed in 0 wt%, 1 wt%, 3 wt% and 3 wt% layered column. According to the investigation, when the influent pH was $5.5{\sim}6.2$, there were no heavy metal elution at all conditions, and when the influent pH was $3{\sim}3.3$, the order of Cu, Zn, Pb, Cr elution concentration was 3 wt% M(mixed)<3 wt% S(separation)<1 wt% M<0 wt% and the average elution concentration was quite low, the value was 0.005 mg/L. Therefore, CMDS can used as new stabilizer of the heavy metal in the contaminated soils.

• 한국환경과학회지
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• 제20권2호
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• pp.241-249
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• 2011

In this research, equilibrium of adsorption and kinetics of As(V) removal were investigated. The coal mine drainage sludge(CMDS) was used as adsorbent. To find out the physical and chemical properties of CMDS, XRD (X-ray diffraction), XRF (X-ray fluorescence spectrometer) analysis were carried out. The CMDS was consist of 70% of goethite and 30% of calcite. From the results, an adsorption mechanism of As(V) with CMDS was dominated by iron oxides. Langmuir adsorption isotherm model was fitted well more than Freundlich isotherm adsorption model. Adsorption capacities of CMDS 1 was not different with CMDS 2 on aspect of amounts of arsenic adsorbed. The maximum adsorption amount of two CMDS were respectively 40.816, 39.682 mg/g. However, the kinetic of two CMDS was different. The kinetic was followed pseudo second order model than pseudo first order model. Concentrations of arsenic in all segments of the polymer in CMDS 2 does not have a constant value, but the rate was greater than the value of CMDS 1. Therefore, CMDS 2, which is containing polymer, is more effective for adsorbent to remove As(V).

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제15권6호
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• pp.72-80
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• 2010

Possibility of the usage of sludge generated in coal mine drainage treatments as a briquette additive was investigated by the combination of industrial, elemental, and combustion experiments. A series of briquettes having 2% and 6% of sludge were used for the experiments. Compared to the control sample, our results show that all experimental values for the briquettes are very similar. In particular, it is worthy to note that there is no obvious difference in calorific values for the briquettes containing 2% or 6% of sludge. The calorific values are 4,250~4,360 kcal/kg, 4,240~4,250 kcal/kg, 4,180~4,210 kcal/kg, and 4,270~4,360 kcal/kg for the control sample, briquette containing 6% of Hambaek sludge, briquette containing 6% of Hamtae sludge, and briquette containing 2% of Hambaek sludge, respectively. Results of ash fusion temperature show that the temperature is greater than $1,550^{\circ}C$ for the control sample. However, the temperature for the briquettes with 6% of Hambaek sludge and 2% of Hambaek or Hamtae sludge is $1,510^{\circ}C$. For a briquette containing 6% of Hamtae sludge, the temperature of ash fusion is $1,530^{\circ}C$. After combustion, environmental impacts of the briquettes with sludge were tested. Little environmental influence was observed for the combusted briquettes with sludge.